RU2225992C2 - Computer of correction functions - Google Patents

Computer of correction functions Download PDF

Info

Publication number
RU2225992C2
RU2225992C2 RU2002107118/09A RU2002107118A RU2225992C2 RU 2225992 C2 RU2225992 C2 RU 2225992C2 RU 2002107118/09 A RU2002107118/09 A RU 2002107118/09A RU 2002107118 A RU2002107118 A RU 2002107118A RU 2225992 C2 RU2225992 C2 RU 2225992C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bus
control
analog
input
output
Prior art date
Application number
RU2002107118/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002107118A (en
Inventor
В.У. Годлевский
В.Л. Степанов
ров Ф.Н. Абуз
Ф.Н. Абузяров
Д.Н. Дудин
С.Д. Сажин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод"
Priority to RU2002107118/09A priority Critical patent/RU2225992C2/en
Publication of RU2002107118A publication Critical patent/RU2002107118A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2225992C2 publication Critical patent/RU2225992C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: aviation electronics, systems of stability and controllability of aircraft. SUBSTANCE: salient feature of proposed system lies in usage of combined electric circuit in computer, analog and digital, simplified and convenient adjustment of transmission coefficients of paths of roll, pitch and course by reprogramming of proper working registers of computer, insertion of cross couplings between control channels to simplify control laws of computer. EFFECT: increased efficiency of utilization of electric remote control system, diminished mass and size characteristics and consumed power. 5 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной электронике, в частности к электродистанционным системам управления (fly by wire), и может быть использовано в системах устойчивости и управляемости летательными аппаратами.The invention relates to aviation electronics, in particular to fly-by-wire control systems, and can be used in aircraft stability and controllability systems.

Современная авиация характеризуется широким использованием систем автоматического управления (САУ), но это внешний контур управления самолетом, а система электродистанционного управления (ЭДСУ) - это внутренний контур. Бортовые системы автоматического управления превратились из средств, облегчающих летчику процесс управления самолетом, в средства, обеспечивающие эффективную эксплуатацию современного самолета, причем в САУ летчик включен во внешний контур управления, а в ЭДСУ - во внутренний. Современные самолеты, особенно истребители, для обеспечения высокой степени маневренности, проектируются статически неустойчивыми, и управлять ими с помощью механической проводки в принципе невозможно. Эффективным средством обеспечения продольной и боковой устойчивости являются ЭДСУ, которые одновременно выполняют функции демпферов колебаний. Оборудование самолета такими системами привело к тому, что летчик воспринимает в процессе управления продольное и боковое движение как движение самолета с хорошей устойчивостью и управляемостью.Modern aviation is characterized by the widespread use of automatic control systems (ACS), but this is the external control loop of the aircraft, and the remote control system (EMDS) is the internal loop. On-board automatic control systems have evolved from means that make it easier for the pilot to control the aircraft, into means that ensure the efficient operation of a modern airplane, and in the ACS the pilot is included in the external control loop, and in the EMDS - in the internal one. Modern aircraft, especially fighters, are designed to be statically unstable to ensure a high degree of maneuverability, and it is basically impossible to control them using mechanical wiring. An effective means of ensuring longitudinal and lateral stability are EMFs, which simultaneously serve as vibration dampers. Equipping the aircraft with such systems has led the pilot to perceive the longitudinal and lateral movement as an airplane movement with good stability and controllability in the control process.

Широко известны для автоматической управляемости самолета автопилоты, которые выполняют полет по заданной траектории с высокой степенью точности, но это все "саушные" задачи и для управления и парирования короткопериодических колебаний, особенно для самолета с неустойчивостью >10% не годятся.Autopilots that perform flight along a given trajectory with a high degree of accuracy are widely known for the automatic controllability of an airplane, but these are all “airborne” tasks for controlling and fending off short-period oscillations, especially for an airplane with an instability> 10%.

Известна система управления ЭДСУ, представляющая собой резервированную аналоговую, построенную на прецизионных элементах, включающая систему улучшения устойчивости и управляемости. Система принимает, обрабатывает и передает команды управления летчика на исполнительные механизмы, а также демпфирует колебания самолета и улучшает его управляемость на летных режимах. За счет трехкратного резервирования ЭДСУ обеспечивает управление самолетом даже после возникновения в ней двух независимых отказов по тангажу, крену и направлению, см. "Многоцелевой боевой самолет MRGA PANAVIA 200", ОЦАОНТИ, М., 1976, с. 32-35.The known control system of the electronic control system, which is a redundant analog, built on precision elements, including a system for improving stability and controllability. The system receives, processes and transmits pilot control commands to actuators, as well as dampens aircraft vibrations and improves its controllability in flight modes. Due to triple redundancy, the EMDS provides aircraft control even after two independent failures in pitch, roll, and direction occur in it, see MRGA PANAVIA 200 Multipurpose Combat Aircraft, OCAONTI, M., 1976, p. 32-35.

Недостатками данной ЭДСУ являются:The disadvantages of this EMDS are:

- применение аналоговых вычислителей в каждом канале, что требует больших материальных затрат, т.к. вычислительные операции с аналоговыми величинами достаточно сложны;- the use of analogue computers in each channel, which requires large material costs, because computational operations with analog quantities are quite complicated;

- внесение изменений в программу вычислений (коррекция передаточных чисел) тем более сложна, требует "перепайки" во всех каналах, особенно это сложно на этапе отработки и испытаний.- making changes to the calculation program (gear ratio correction) is all the more complicated, requires "re-soldering" in all channels, it is especially difficult at the stage of development and testing.

Известна ЭДСУ, применяемая на истребителе F-16, которая является первой аналоговой ЭДСУ, имеющей четырехканальную схему резервирования без резервной механической проводки. Самолет статически неустойчив, его устойчивость обеспечивается искусственно путем отклонения управляющих поверхностей, кроме того, ЭДСУ ограничивает угол атаки самолета и перегрузки. Четыре независимых электрических канала обеспечивают нормальный полет самолета при двух отказавших канала, см. “Истребитель Дженерал Дайнэмикс, F-16 Файтинг Фолкон", ЦАГИ. - М., 1985, с. 20.Known EDSU, used on the F-16 fighter, which is the first analogue EDSU with a four-channel redundancy scheme without redundant mechanical wiring. The plane is statically unstable, its stability is artificially provided by deflecting control surfaces, in addition, the EMF limits the angle of attack of the aircraft and overload. Four independent electric channels ensure normal flight of an aircraft with two failed channels, see “General Dynamics Fighter, F-16 Fighting Falcon,” TsAGI. - M., 1985, p. 20.

К недостаткам построения данной ЭДСУ относятся также сложность отработки вычислителей в процессе летных испытаний, дополнительные настройки (подстройки) в каналах управления при замене датчиков углов крена, тангажа, атаки и т.д.The disadvantages of constructing this EDSU also include the difficulty of working out calculators during flight tests, additional settings (adjustments) in the control channels when replacing roll angle sensors, pitch, attack, etc.

Известна цифровая электродистанционная система фирмы Cneppu, обеспечивающая соответствующее управление на всех режимах полета вертолета АН-64 для обеспечения хороших летных характеристик, а именно повышения устойчивости, усиления команд управления, выдерживания заданных режимов полета, координации разворота, усиление управления на режиме висения и выдерживания курса, см. Боевой вертолет Макдоннел-Дуглас Ан-64А АПАЧ, ЦАГИ. - М, 1989, с. 29 - прототип.Cneppu’s digital electrical remote control system is known that provides appropriate control in all flight modes of the AN-64 helicopter to provide good flight characteristics, namely to increase stability, strengthen control commands, maintain specified flight modes, coordinate a U-turn, strengthen control while hovering and following course, see. Combat helicopter McDonnell-Douglas An-64A APACH, TsAGI. - M, 1989, p. 29 is a prototype.

Несмотря на привлекательность применения “цифры” в ЭДСУ, полностью цифровая система управления обладает следующими недостатками:Despite the attractiveness of the use of “numbers” in EMDS, a fully digital control system has the following disadvantages:

- датчики первичной информации (угловых скоростей, угла атаки и пр.) почти все являются аналоговыми, т.е. приспособлены для аналоговых потребителей, поэтому преобразование их сигналов в “цифру” представляет определенные сложности;- sensors of primary information (angular velocities, angle of attack, etc.) almost all are analog, i.e. adapted for analog consumers, therefore, the conversion of their signals into a “digital” presents certain difficulties;

- привода управляющих поверхностей (элеронов, дифференциальных стабилизаторов и т.д.) также в большинстве случаев аналоговые, так что требуется обратное преобразование из “цифры” в “аналог”;- drive control surfaces (ailerons, differential stabilizers, etc.) are also analog in most cases, so an inverse transformation from “numbers” to “analogs” is required;

- помехоустойчивость цифровых систем значительно хуже аналоговых;- noise immunity of digital systems is much worse than analog;

- в чисто цифровом вычислителе довольно трудно реализовать фильтры высших порядков (второго и выше), кроме того, существует проблемы цифровой фильтрации по сравнению с аналоговой, такие как: восстановление фильтров после сбоя напряжения питания, погрешности квантования, увеличения части измерительного канала, для которой необходимо предусматривать расширенный диапазон изменения сигнала, учитывающий возможную помеху.- in a purely digital computer, it is quite difficult to implement filters of higher orders (second and higher), in addition, there are problems of digital filtering compared to analog, such as: restoring filters after a power failure, quantization error, increasing the part of the measuring channel for which it is necessary provide an extended range of signal variation, taking into account possible interference.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности применения ЭДСУ за счетAn object of the invention is to increase the efficiency of the use of EMDS due to

- применения комбинированной электрической схемы вычислителя: аналоговой и цифровой, т.е. аналого-цифровой;- application of the combined electric circuit of the computer: analog and digital, i.e. analog-digital;

- простоты и удобства перестройки передаточных коэффициентов трактов крена, тангажа и направления путем простого перепрограммирования нужных ячеек схемы памяти вычислителя, для чего применяется РПЗУ;- simplicity and convenience of tuning the gear ratios of the roll, pitch and direction paths by simply reprogramming the necessary cells of the calculator's memory circuit, for which RPZU is used;

- введения перекрестных связей между каналами управления, что упрощает общую технологическую прозрачность законов управления вычислителя;- the introduction of cross-links between control channels, which simplifies the overall technological transparency of the control laws of the computer;

- снижение габаритно-массовых характеристик и потребляемой мощности.- reduction of overall mass characteristics and power consumption.

Для решения поставленной задачи предлагается вычислитель корректирующих функций, содержащий микропроцессор, вторые входные аналоговые шины 1...К, первые входные аналоговые шины 1...N, выходные аналоговые шины 1...К, первый и второй коммутаторы, сумматор, устройство масштабирования, АЦП, формирователь адреса функционального ПЗУ, устройство выбора максимального сигнала, умножающий ЦАП, устройство формирования знака сигнала, устройство выборки и хранения, межблочные аналоговые шины 1-6, межблочные цифровые шины 1-3, шины управления 1-10, шину смещения, адресную шину, соединенные следующим образом: входные аналоговые шины 1...К через первый аналоговый коммутатор, сумматор и устройства масштабирования первой, второй и третьей аналоговыми шинами соответственно соединены с входом АЦП, выход которого цифровым восьмиразрядным кодом первой цифровой шиной соединен с формирователем адреса функционального ПЗУ, который по шине управления 5 соединен также с выходом микропроцессора тремя разрядами цифрового кода; выход формирователя адреса функционального ПЗУ одиннадцатиразрядной адресной шиной соединен с функциональным ПЗУ, выход которого второй цифровой шиной соединен с первым входом схемы ИЛИ непосредственно, а со вторым входом - через устройство выбора максимума сигнала, выход этой схемы ИЛИ девятой цифровой шиной соединен с цифровыми входами умножающего ЦАПа, но аналоговый вход которого через второй аналоговый коммутатор четвертой аналоговый шиной соединен со вторыми входными аналоговыми шинами 1...К, выход умножающего ЦАПа пятой аналоговой шиной соединен с устройством формирования знака сигнала, выход которого шестой аналоговой шиной соединен с УВХ, выходы которого являются выходами вычислителя и соединены с выходными аналоговыми шинами 1...К; микроконтроллер также соединен первой управляющей шиной с управляющими входами первого и второго аналоговых коммутаторов и устройством выборки и хранения, второй управляющей шиной - с управляющим входом формирователя сигнала смещения, выход которого шиной смещения соединен с вторым входом сумматора, третьей управляющей шиной - с управляющим входом устройства масштабирования, четвертой управляющей шиной - с управляющим входом АЦП, шестой управляющей шиной - с управляющим входом функционального ПЗУ, седьмой управляющей шиной - с управляющим входом устройства выбора максимума сигнала, восьмой управляющей шиной - с управляющим входом умножающего ЦАПа, девятой управляющей шиной - с управляющим входом устройства формирования знака сигнала.To solve this problem, a correction function calculator is proposed, containing a microprocessor, second input analog buses 1 ... K, first input analog buses 1 ... N, output analog buses 1 ... K, first and second switches, adder, scaler , ADC, Shaper of the functional ROM address, device for selecting the maximum signal, multiplying the DAC, device for generating a signal sign, device for sampling and storage, inter-unit analog buses 1-6, inter-unit digital buses 1-3, control buses 1-10, bus lines, address bus, connected as follows: input analog buses 1 ... K through the first analog switch, the adder and the scaling devices of the first, second and third analog buses are respectively connected to the ADC input, the output of which is connected by a digital eight-bit code with the first digital bus to the driver addresses of the functional ROM, which is also connected via the control bus 5 to the microprocessor output by three bits of a digital code; the output of the address generator of the functional ROM by the eleven-bit address bus is connected to the functional ROM, the output of which is connected directly to the first input of the OR circuit directly with the second digital bus, and through the device to select the maximum signal, the output of this circuit OR the ninth digital bus is connected to the digital inputs of the multiplying DAC but the analog input of which, through the second analog switch, the fourth analog bus is connected to the second input analog buses 1 ... K, the output of the fifth DAC multiplying the analog second bus connected to the device forming the sign signal output of which is the sixth analog bus connected to SHA, the outputs of which are the outputs of the calculator and are connected to output analog tires 1 ... K; the microcontroller is also connected by the first control bus to the control inputs of the first and second analog switches and a sampling and storage device, the second control bus - with the control input of the bias signal generator, the output of which the bias bus is connected to the second input of the adder, the third control bus - with the control input of the scaling device , the fourth control bus - with the control input of the ADC, the sixth control bus - with the control input of the functional ROM, the seventh control bus - with the control the input input of the signal maximum selection device, the eighth control bus with the control input of the multiplying DAC, the ninth control bus with the control input of the signal sign forming device.

На фиг.1 показана структурная схема вычислителя, которая содержит: 1 - микропроцессор (МП), 2 и 11 - первый и второй аналоговые коммутаторы соответственно, 3 - сумматор, 4 - устройство масштабирования, 5 -АЦП, 6 - формирователь адреса функционального ПЗУ, 7 - формирователь сигнала смещения, 8 - функциональное ПЗУ, 9 - схема ИЛИ, 10 - устройство выбора максимума сигнала, 12 - умножающий ЦАП, 13 - устройство формирования знака сигнала, 14 - устройство выборки и хранения (УВХ), вторые входные аналоговые шины 1...К, первые входные аналоговые шины 1...N, выходные аналоговые шины 1...К, шины управления 1...9, аналоговые межблочные шины 1...6, цифровые межблочные шины 1...3, шину смещения, адресную шину.Figure 1 shows the structural diagram of the computer, which contains: 1 - microprocessor (MP), 2 and 11 - the first and second analog switches, respectively, 3 - adder, 4 - scaling device, 5-ADC, 6 - address generator functional ROM, 7 - displacement signal shaper, 8 - functional ROM, 9 - OR circuit, 10 - signal maximum selection device, 12 - multiplying DAC, 13 - signal sign forming device, 14 - sampling and storage device (I / O), second analog input buses 1 ... K, first input analog buses 1 ... N, output analogs e buses 1 ... K, control buses 1 ... 9, analog interconnect buses 1 ... 6, digital interconnect buses 1 ... 3, offset bus, address bus.

На фиг.2-5 показаны примеры корректирующих функций.Figure 2-5 shows examples of corrective functions.

Первые входные аналоговые шины 1...N соединены с входами первого аналового коммутатора 2, выходная первая аналоговая шина которого соединена с первым входом сумматора 3, с вторым входом которого соединена шина смещения с выхода формирователя сигнала смещения 7, выход сумматора 3 второй аналоговой шиной соединен с входом устройства масштабирования 4, выход которого третьей аналоговой шиной соединен с входом АЦП 5, выход которого восьмиразрядной параллельной первой цифровой шиной соединен с первым входом формирователя адреса функционального ПЗУ 6, второй вход которого трехразрядной пятой шиной управления соединен с соответствующим выходом МП 1, выход формирователя адреса 6 одиннадцатиразрядной адресной шиной соединен с адресными входами функционального ПЗУ 8, выходная вторая цифровая восьмиразрядная шина данных которого соединена с первым входом схемы ИЛИ 9 непосредственно, а со вторым ее входом - через устройство выбора максимального сигнала 10 третьей цифровой шиной, выход схемы ИЛИ 9 восьмой управляющей шиной соединена с цифровыми входами умножающего ЦАП 12, вторые входные аналоговые шины 1...К соединены с входами второго аналогового коммутатора 11, выходная четвертая аналоговая шина которого соединена с входом Uoп умножающего ЦАПа 12, а его выходная пятая аналоговая шина соединена с входом устройства формирования знака сигнала 13, выходная шестая аналоговая шина которого соединена с входом УВХ 14, аналоговые выходы 1...К которого являются выходом вычислителя; МП 1 управляющими шинами соединен с узлами вычислителя, причем первой управляющей шиной - с первым и вторым аналоговыми коммутаторами 2 и 11 соответственно и с УВХ 14, второй управляющей шиной - с формирователем сигнала смещения 7, третьей управляющей шиной - с устройством масштабирования 4, четвертой управляющей шиной - с входом запуск АЦП 5, пятой управляющей шиной - с входом 2 формирователя адреса функционального ПЗУ 6, шестой управляющей шиной - с входом разрешения выборки функционального ПЗУ 8, седьмой управляющей шиной - с устройством выбора МАХ сигнала 10, девятой управляющей шиной - с устройством формирования знака сигнала 13, восьмая управляющая шина соединяет выход схемы ИЛИ 9 с умножающим ЦАП 12.The first input analog buses 1 ... N are connected to the inputs of the first analog switch 2, the output first analog bus of which is connected to the first input of the adder 3, the second input of which is connected to the offset bus from the output of the bias signal generator 7, the output of the adder 3 to the second analog bus is connected with the input of the scaling device 4, the output of which is connected to the ADC input 5 by the third analog bus, the output of which is connected to the first input of the address generator by the eight-bit parallel first digital bus ROM 6, the second input of which a three-digit fifth control bus is connected to the corresponding output of MP 1, the output of the address generator 6 by an eleven-digit address bus is connected to the address inputs of the functional ROM 8, the output second digital eight-bit data bus of which is connected directly to the first input of the OR circuit 9, and with its second input - through the device for selecting the maximum signal 10 by the third digital bus, the output of the OR circuit 9 by the eighth control bus is connected to the digital inputs of the multiplying DAC 12, the second input analog buses 1 ... K are connected to the inputs of the second analog switch 11, the output fourth analog bus of which is connected to the input Uoop of the multiplying DAC 12, and its output fifth analog bus is connected to the input of the signal conditioning instrument 13, the output sixth analog bus of which is connected to input UVX 14, analog outputs 1 ... To which are the output of the computer; MP 1 with control buses is connected to the nodes of the calculator, with the first control bus with the first and second analog switches 2 and 11, respectively, and with the UVX 14, the second control bus with the shaper of the offset signal 7, the third control bus with the scaling device 4, the fourth control the bus — with input the ADC 5 starts, the fifth control bus — with input 2 of the address generator of the functional ROM 6, the sixth control bus — with the input of the selection permission of the functional ROM 8, the seventh control bus — with the selection device AH 10 signal, the ninth control line - with a signal mark 13, the eighth control bus connects the output of OR circuit 9 multiplying DAC 12.

Вычислитель может быть выполнен на следующих известных элементах. МП 1 - на ИМС РIС16С74 фирмы MICRO-CHIP; аналоговые коммутаторы 2 и 11 - на ИМС серии 590, см. “Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы", Справочник. - М.: Радио и Связь, 1989, с. 447-450; сумматор 3, устройство формирования знака сигнала 13 и устройство масштабирования 4 - на операционных усилителях серии 140, см. там же, с. 343-345; АЦП 5 и умножающий ЦАП 12 - на ИМС серии 572, см. там же, с. 428, 434; формирователь адреса функционального ПЗУ 6 - на регистрах ТМ9 и цифровом коммутаторе КП11 ИМС серии 1533, см. там же, с. 53 и 55 соответственно; функциональное ПЗУ 8 - на ИМС серии 556 РТ 7А (в серии, а на этапе отработки ИМС 573), см. там же, с. 316 и 317; схема ИЛИ 9 - на ИМС серии 533, там же, с. 49; устройство выбора МАХ сигнала - на цифровых коммутаторах КП11 и цифровых схемах сравнения СП1, регистрах ИР 23 ИМС серии 1533, см. там же, с. 55 и 50 соответственно; устройство формирования знака сигнала - на аналоговом ключе ИМС серии 590 и операционном усилителе серии 140, см. там же; УВХ 14 на ИМС 1100СК2 ж. "Схемотехника" №6, 2001, с. 16 и 17.The calculator can be performed on the following known elements. MP 1 - on the IC PIC16C74 company MICRO-CHIP; analog switches 2 and 11 - on the 590 series IC, see “Digital and analog integrated circuits”, Reference. - M: Radio and Communication, 1989, pp. 447-450; adder 3, signal conditioning unit 13 and scaling device 4 - on the operational amplifiers of the 140 series, see ibid., Pp. 343-345; ADC 5 and the multiplying DAC 12 - on the IC series 572, see ibid., P. 428, 434; address generator of the functional ROM 6 - on the registers ТМ9 and digital switchboard KP11 IC series 1533, see ibid., Pp. 53 and 55, respectively; functional ROM 8 - on the IC series 556 RT 7A (in series, and at the stage of testing IC 57 3), see ibid., Pp. 316 and 317; OR circuit 9 - on the 533 Series IMS, ibid., P. 49; MAX signal selection device - on the KP11 digital switches and SP1 digital comparison circuits, IR 23 registers of the IC series 1533, see ibid., Pp. 55 and 50, respectively; signal sign-forming device - on the analogue key of the IC series 590 and the operational amplifier of the series 140, see ibid.; UVX 14 on the IC 1100SC2 g. , from. 16 and 17.

Вычислитель работает следующим образом.The calculator works as follows.

Вначале, для более полного понятия работы вычислителя, внесем несколько общих замечаний. Маневр самолета при ручном управлении от ручки управления (штурвала) в общем виде ограничивается несколькими параметрами: так радиус боевого разворота ограничивается допустимой угловой скоростью разворота, скоростью (скоростным напором gсж), высотой полета (давлением Рст), допустимым углом атаки (αист) и пр., т.е. при очень энергичном управлении, не учитывающем эти факторы, можно или разрушить планер самолета (при большой угловой скорости или ускорении) или потерять управляемость (сваливание на крыло при превышении допустимого угла атаки, вхождение в штопор при входе в разворот при малой скорости и большом угле крена) и т.д. ЭДСУ строится таким образом, что по заранее рассчитанным математическим образом законам (для данного типа самолета) она не позволит выйти на критические режимы, как бы пилот не старался это сделать. Можно сказать, что маневренные возможности самолета, а также возможность осуществления того или иного режима полета определяются и ограничены его аэродинамическими, прочностными характеристиками и энерговооруженностью. Практически это выглядит следующим образом. Для каждого канала управления самолета (продольного, крена и направления) рассчитываются, а затем и моделируются основные зависимости, например, зависимость коэффициента угловой скорости (Кω) от скоростного напора (см. фиг.2), из которого видно, что чем больше скоростной напор (q), тем меньше допустимая величина Кω.First, for a more complete understanding of the job of the calculator, we introduce a few general remarks. The maneuver of an aircraft with manual control from the control stick (helm) in general is limited by several parameters: thus, the radius of a combat turn is limited by the allowable angular speed of turn, speed (high-speed head g sr ), flight height (pressure P st ), allowable angle of attack (α East ), etc., i.e. with very vigorous control that does not take these factors into account, you can either destroy the airplane glider (at high angular velocity or acceleration) or lose control (stalling when exceeding the permissible angle of attack, entering a corkscrew when entering a U-turn at low speed and a large roll angle ) etc. The EMDS is constructed in such a way that according to laws calculated in advance mathematically (for a given type of aircraft) it will not allow reaching critical modes, no matter how the pilot tries to do this. We can say that the maneuverability of the aircraft, as well as the ability to carry out one or another flight mode, are determined and limited by its aerodynamic, strength characteristics and power supply. In practice, it looks as follows. For each aircraft control channel (longitudinal, roll and direction), the main dependencies are calculated and then simulated, for example, the dependence of the angular velocity coefficient (Kω) on the pressure head (see Fig. 2), from which it can be seen that the higher the pressure head (q cf ), the smaller the allowable value of Kω.

На фиг.3 показана зависимость коэффициента угла атаки Кα также от скоростного напора qсж. Для каждого типа самолета определяются графики существенно важных зависимостей (корректирующих функций), которые закладываются в структурные схемы ЭДСУ. Конкретные точки всех этих графиков для каждого момента полета определяются предложенным вычислителем и выводятся в каналы управления ЭДСУ.Figure 3 shows the dependence of the coefficient of angle of attack Kα also on the pressure head q sr . For each type of aircraft, graphs of essential dependencies (corrective functions) are determined, which are laid down in the structural diagrams of the EMDS. The specific points of all these graphs for each moment of flight are determined by the proposed calculator and are output to the control channels of the EDSU.

Работу вычислителя определяет микропроцессор МП 1, который по заранее составленной программе всех временных зависимостей работы узлов и блоков вычислителя во времени и между собой вырабатывает управляющие сигналы. Рассмотрим работу вычислителя на примере обработки простой корректирующей функции (фиг.2). Первый управляющий сигнал по упр. шине 1 управляет работой аналоговых коммутаторов 2 и 11, поочередно включая по циклу все входные аналоговые шины.The operation of the calculator is determined by the microprocessor MP 1, which, according to a pre-compiled program of all time dependences of the operation of the nodes and blocks of the calculator in time and with each other, generates control signals. Consider the work of the calculator on the example of processing a simple corrective function (figure 2). The first control signal for control. bus 1 controls the operation of analog switches 2 and 11, alternately turning on a loop all the input analog buses.

При включении шины значение сигнала, например q, проходит на выход аналогового коммутатора 2, а соответствующее ему значение тракта управления, например, ω, - на выход коммутатора 11. С выхода коммутатора 2 значение qсж поступает на первый вход сумматора 3. Сумматор 3 служит для смещения функций, имеющих отрицательные значения, в положительную область и для выделения только переменной части функции, путем смещения начала переменной части функции к оси ординат, так как на фиг.2 функция имеет положительные значения, то она смещается к оси ординат и выделяется для дальнейшей обработки только часть от 1000 до 7000 ед.When the value of the signal bus, e.g. czh q, passes to the output of the analog switch 2, and the corresponding value of the control path, for example, ω, - at the output of the switch 11. With the switch output value q compression channel 2 is supplied to a first input of the adder 3. The adder 3 serves to shift functions with negative values to the positive region and to highlight only the variable part of the function, by shifting the beginning of the variable part of the function to the ordinate axis, since in Fig. 2 the function has positive values, it shifts to the ordinate axis m and released for further processing only a fraction of 1000 to 7000 units.

q - величина смещения и выделения переменной части функций определяется программно заранее для каждой функции, а величины смещения и выделения формируются на формирователе сигнала смещения 7 и поступают на второй вход сумматора 3. Обработанный входной сигнал поступает по второй аналоговой шине на устройство масштабирования 4, где нормализуется, т.е. приводится к полной шкале АЦП 5. Приведенный т.о. аналоговый сигнал по третьей аналоговой шине поступает на вход АЦП 5, где преобразуется в цифровой восьмиразрядный код и по первой цифровой шине поступает на первый вход формирователя адреса функционального ПЗУ 6, на второй вход которого по пятой управляющей шине с МП 1 поступает трехразрядный цифровой код, который дополняет старшими разрядами код АЦП, образуя одиннадцатиразрядный код, выставляемый по адресной шине на функциональное ПЗУ 8. В соответствии с этим адресом на выходе ПЗУ 8 (по заранее записанным данным), выполненном для удобства в формате 2К×8, на второй цифровой шине появляется цифровой восьмиразрядный код, который в случае простой функции (функции от одной переменной) непосредственно через схему ИЛИ 9 поступает на цифровые входы умножающего ЦАПа 12, на опорный вход которого Uoп по четвертой аналоговой шине поступает аналоговый сигнал с выхода коммутатора 11, так в случае обработки функции на фиг.2 это значение тракта угловой скорости ω. Программа МП 1 состоит из подпрограмм, число которых соответствует числу обрабатываемых функций. Умножающий ЦАП 12 имеет коэффициент передачи в диапазоне от 1 до 0 в соответствии с заранее вычисленными значениями. Всего при обработке каждой функции на всю ее величину приходится 256 уровней квантования, что вполне достаточно для плавного управления. После умножающего ЦАПа 12 сигнал по пятой аналоговой шине поступает на устройство формирования знака сигнала 13, который задается с МП 1 по девятой управляющей шине, после чего по шестой аналоговой шине он поступает на УВХ 14, где запоминается на время до следующей обработки данного тракта. Выходные напряжения УВХ 14 далее поступают в продольный канал (крена, направления). В каждом канале ставится свой вычислитель. Сама же ЭДСУ также имеет четыре канала по каждой координате (тракту управления). Каналы ЭДСУ имеют несколько сечений контроля, которые построены по принципу мажоритарного выбора.q cf — the amount of bias and allocation of the variable part of the functions is determined in advance for each function, and the values of bias and selection are generated on the shaper of the bias signal 7 and fed to the second input of the adder 3. The processed input signal is transmitted via the second analog bus to the scaling device 4, where normalizes, i.e. reduced to the full scale of the ADC 5. Given so the analog signal through the third analog bus is fed to the input of the ADC 5, where it is converted into a digital eight-bit code and fed through the first digital bus to the first input of the address generator of the functional ROM 6, the second input of which receives a three-digit digital code via the fifth control bus from MP 1, which complements the ADC code with high-order bits, forming an eleven-bit code that is set on the address bus to the functional ROM 8. In accordance with this address, the output of the ROM 8 (according to pre-recorded data), made for convenience in the 2K × 8 format, a digital eight-bit code appears on the second digital bus, which, in the case of a simple function (function of one variable), directly through the OR 9 circuit, goes to the digital inputs of the multiplying DAC 12, the analog input of which Uoop is supplied via the fourth analog bus the signal from the output of the switch 11, so in the case of processing the function in figure 2 is the value of the path of the angular velocity ω. Program MP 1 consists of subprograms, the number of which corresponds to the number of processed functions. The multiplying DAC 12 has a gain in the range from 1 to 0 in accordance with pre-calculated values. In total, when processing each function, its entire value accounts for 256 quantization levels, which is quite enough for smooth control. After the multiplying DAC 12, the signal is fed via the fifth analog bus to the signal conditioning device 13, which is set from MP 1 via the ninth control bus, after which it is fed to the UVX 14 via the sixth analog bus, where it is stored for the time until the next processing of this path. The output voltage of the UVX 14 then enters the longitudinal channel (roll, direction). Each channel has its own calculator. The EMDS itself also has four channels for each coordinate (control path). EDSU channels have several control sections, which are built on the principle of majority choice.

Обработка более сложной корректирующей функции от двух переменных, например qсж и Pст типа выбор МАХ (фиг.4) происходит точно таким же образом за два такта управления.Processing a more complex correction function of two variables, for example, q sr and P st type, the choice of MAX (Fig. 4) occurs in exactly the same way for two clock cycles.

Т.к. подобную функцию можно представить в виде двух простых от одной переменной qсж и Рст соответственно, то в первом такте управления, как было представлено выше, обрабатывается функция, например от q, и цифровой восьмиразрядный код с выхода функционального ПЗУ 8 по 1-му сигналу управляющей шины 7 записывается в первый регистр устройства выбора МАХ 10. Во втором такте управления обрабатывается функция от Рст и соответствующий цифровой восьмиразрядный код с выхода функционального ПЗУ 8 по 2-му сигналу управляющей шины 7 записывается во второй регистр устройства выбора МАХ 10.Because a similar function can be represented in the form of two simple q qs and P st, respectively, from the first variable, then in the first control cycle, as was presented above, a function is processed, for example, from q cg , and a digital eight-bit code from the output of functional ROM 8 to the 1st signal control bus 7 recorded in the first register MAX selection device 10. in the second cycle management function is handled by P st and the corresponding eight-bit digital code output from the ROM 8 for functional 2nd control bus 7 the signal is recorded in the second Registers 10 MAX selection unit.

Затем по 3-му сигналу управляющей шины 7 разрешается выбор максимального значения цифрового восьмиразрядного кода устройством выбора МАХ 10, который через схему ИЛИ 9 поступает на цифровые входы умножающего ЦАПа 12.Then, according to the 3rd signal of the control bus 7, it is allowed to select the maximum value of the digital eight-bit code by the MAX 10 selection device, which, through the OR 9 circuit, is fed to the digital inputs of the multiplying DAC 12.

Дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанному выше для простой функции от одной переменной.Further signal propagation is similar to that described above for a simple function of one variable.

Обработка сложной корректирующей функции от двух переменных, например αист и М, (фиг.5), которая может быть представлена в виде алгебраических уравнений или таблицы, происходит за два такта управления следующим образом.The processing of a complex corrective function of two variables, for example, α ist and M, (Fig. 5), which can be represented in the form of algebraic equations or a table, takes place over two clock cycles as follows.

В первом такте управления аналогично обработке функции от одной переменной на выходе АЦП 5 при обработке параметра αист формируется цифровой восьмиразрядный код, старшие шесть разрядов которого по цифровой шине 1 поступают на первый вход формирователя адреса функционального ПЗУ 6 и по 1-му сигналу управляющей шины 5 записываются в первый регистр формирователя 6.In the first control cycle, similar to processing a function of one variable at the output of the ADC 5, when processing the parameter α ist , a digital eight-bit code is generated, the highest six bits of which are sent via digital bus 1 to the first input of the address generator of the functional ROM 6 and to the 1st signal of the control bus 5 are recorded in the first register of the shaper 6.

Во втором такте управления аналогично обрабатывается параметр М и с выхода АЦП 5 старшие пять разрядов цифрового восьмиразрядного кода по цифровой шине 1 поступают на первый вход формирователя 6 и по второму сигналу управляющей шины 1 записываются во второй регистр формирователя 6.In the second control cycle, the parameter M is similarly processed and, from the output of the ADC 5, the highest five bits of the digital eight-bit code are sent via digital bus 1 to the first input of the driver 6 and are written to the second register of the driver 6 by the second signal of the control bus 1.

Таким образом формируется одиннадцатиразрядный адрес функционального ПЗУ 8 путем "склеивания" шестиразрядного и пятиразрядного адресов. Преобразование параметра в шестиразрядный или пятиразрядный код определяется скоростью изменения входного параметра. Быстро меняющиеся во времени параметры преобразуются в шестиразрядный код, медленно меняющиеся - в пятиразрядный.Thus, the eleven-bit address of the functional ROM 8 is formed by "gluing" six-bit and five-bit addresses. The conversion of the parameter to a six-digit or five-digit code is determined by the rate of change of the input parameter. Parameters that quickly change in time are converted into six-digit code, while slowly changing parameters into five-digit code.

Дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанному выше для простой функции от одной переменной.Further signal propagation is similar to that described above for a simple function of one variable.

Построение вычислителя по предложенному принципу удачно объединяет достоинства аналоговой и цифровой техники, при минимальных габаритно-массовых характеристиках, высокой точности, легкой перестраиваемости коэффициентов путем простого перепрограммирования функционального ПЗУ 8.The construction of the calculator according to the proposed principle successfully combines the advantages of analog and digital technology, with minimal overall mass characteristics, high accuracy, easy tunability of the coefficients by simply reprogramming the functional ROM 8.

Claims (1)

Вычислитель корректирующих функций электродистанционной системы управления, содержащий микропроцессор, входные аналоговые шины 1...К, входные аналоговые шины 1...N и которые являются входами вычислителя, выходные аналоговые шины 1...М, первый и второй коммутаторы, сумматор, устройство масштабирования, АЦП, формирователь адреса функционального ПЗУ, устройство выбора максимального сигнала, умножающий ЦАП, устройство формирования знака сигнала, устройство выборки и хранения (УВХ), межблочные аналоговые шины, межблочные цифровые шины, шины управления, шину смещения, адресную шину, соединенные следующим образом: входные аналоговые шины 1...К через первый аналоговый коммутатор, сумматор и устройства масштабирования первой, второй и третьей аналоговыми шинами соответственно соединены с входом АЦП, выход которого цифровым восьмиразрядным кодом первой цифровой шиной соединен с формирователем адреса функционального ПЗУ, который по шине управления соединен также с выходом микропроцессора тремя разрядами цифрового кода; выход формирователя адреса функционального ПЗУ одиннадцатиразрядной адресной шиной соединен с функциональным ПЗУ, выход которого второй цифровой шиной соединен с первым входом схемы ИЛИ непосредственно, а со вторым входом - через устройство выбора максимума сигнала, выход схемы ИЛИ цифровой шиной соединен с цифровыми входами умножающего ЦАПа, аналоговый вход которого через второй аналоговый коммутатор четвертой аналоговый шиной соединен с аналоговыми шинами 1...N; выход умножающего ЦАПа пятой шиной соединен с устройством формирования знака сигнала, выход которого шестой аналоговой шиной соединен с УВХ, выходы которого являются выходами вычислителя; микропроцессор соединен первой управляющей шиной с управляющими входами первого и второго аналоговых коммутаторов и устройством выборки и хранения, второй управляющей шиной - с управляющим входом формирователя сигнала смещения, выход которого шиной смещения соединен с вторым входом сумматора, третьей управляющей шиной - с управляющим входом устройства масштабирования, четвертой управляющей шиной - с управляющим входом АЦП, шестой управляющей шиной - с управляющим входом функционального ПЗУ, седьмой управляющей шиной - с управляющим входом устройства выбора максимума сигнала, девятой управляющей шиной - с управляющим входом устройства формирования знака сигнала.A correcting function calculator of an electrical control system comprising a microprocessor, input analog buses 1 ... K, input analog buses 1 ... N and which are inputs of the calculator, output analog buses 1 ... M, first and second switches, adder, device scaling, ADC, functional ROM address generator, maximum signal selection device, DAC multiplier, signal sign forming device, sampling and storage device (I / O), inter-unit analog buses, inter-unit digital buses, control buses the bus, bias bus, address bus, connected as follows: input analog buses 1 ... K through the first analog switch, adder and scaling devices of the first, second and third analog buses are respectively connected to the ADC input, the output of which is digital eight-bit code by the first digital bus connected to the address generator of the functional ROM, which is also connected via the control bus to the microprocessor output by three bits of a digital code; the output of the address generator of the functional ROM by the eleven-digit address bus is connected to the functional ROM, the output of which is connected directly to the first input of the OR circuit directly with the second digital bus, and through the device for selecting the maximum signal, the output of the OR circuit is connected to the digital inputs of the multiplying DAC by the digital bus, analog whose input is connected to the analog buses 1 ... N through the second analog switch with the fourth analog bus; the output of the multiplying DAC by the fifth bus is connected to a signal sign-forming device, the output of which is connected by the sixth analog bus to the UVX, the outputs of which are the outputs of the calculator; the microprocessor is connected by the first control bus to the control inputs of the first and second analog switches and a sampling and storage device, the second control bus - with the control input of the bias signal generator, the output of which the bias bus is connected to the second input of the adder, the third control bus - with the control input of the scaling device, the fourth control bus - with the control input of the ADC, the sixth control bus - with the control input of the functional ROM, the seventh control bus - with the control input the signal pick-up device, the ninth control bus with the control input of the signal sign-forming device.
RU2002107118/09A 2002-03-19 2002-03-19 Computer of correction functions RU2225992C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107118/09A RU2225992C2 (en) 2002-03-19 2002-03-19 Computer of correction functions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107118/09A RU2225992C2 (en) 2002-03-19 2002-03-19 Computer of correction functions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002107118A RU2002107118A (en) 2003-09-10
RU2225992C2 true RU2225992C2 (en) 2004-03-20

Family

ID=32390281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002107118/09A RU2225992C2 (en) 2002-03-19 2002-03-19 Computer of correction functions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2225992C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636245C2 (en) * 2015-12-04 2017-11-21 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Helicopter remote control system
RU2661247C2 (en) * 2013-06-12 2018-07-13 Сафран Электроникс Энд Дифенс Fly-by-wire system for aircraft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЕВОЙ ВЕРТОЛЕТ МАКДОННЕЛ-ДУГЛАС АН-64 АПАЧ. - М., 1989. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661247C2 (en) * 2013-06-12 2018-07-13 Сафран Электроникс Энд Дифенс Fly-by-wire system for aircraft
RU2636245C2 (en) * 2015-12-04 2017-11-21 Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") Helicopter remote control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Enns et al. Dynamic inversion: an evolving methodology for flight control design
US11561539B2 (en) Aircraft control mode transition smoothing
KR100235272B1 (en) Low speed model following velocity command system for rotary wing aircraft
US7702429B2 (en) Electric flight control system for aircraft elevators
EP3514644B1 (en) Autopilot control system for unmanned air vehicles
US20110112705A1 (en) Electronic control device for a piloting member with multifunctional microcontrollers, piloting device and aircraft
RU2473126C1 (en) Neuroprocessor
EP3805893B1 (en) Method of controlling an actuator system and aircraft using same
CN110888451A (en) Fault-tolerant control method and system for multi-rotor unmanned aerial vehicle
Chen et al. An optimal washout filter design for a motion platform with senseless and angular scaling maneuvers
RU2225992C2 (en) Computer of correction functions
CN113110539A (en) Elastic/arrow three-channel control method and control device based on duck rudder
Tomlin et al. Aerodynamic envelope protection using hybrid control
US6526338B2 (en) Electrical fly-by-wire system for operating an aircraft rudder
CN103455035B (en) Based on the PD+ attitude control law method for designing of Backstepping design and nonlinear feedback
EP0706681A1 (en) Aircraft frequency adaptive modal suppression system
CN109308064A (en) A kind of the failure tolerant control method and system of quadrotor drone
RU2387578C1 (en) System for automatic control of highly-maneuverable aircraft flight
CN116009594B (en) Hypersonic aircraft state constraint fault tolerance control method based on zero and game
Matouk et al. Bond Graph Model-Based Control of the Quadcopter Dynamics
RU2719711C1 (en) Manoeuvrable aircraft flight performance manoeuvring limiter
CN109715493A (en) Reduce the fitful wind load occurred on aircraft
Grechi et al. Comparison between optimal control allocation with mixed quadratic & linear programming techniques
Smith Analysis of a longitudinal pilot-induced oscillation experienced on the approach and landing test of the space shuttle
RU2302358C1 (en) Autopilot for symmetrical guided anti-aircraft missile

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090320